什么是PCB設(shè)計(jì)和開發(fā)中的焊盤？
什么是PCB設(shè)計(jì)和開發(fā)中的焊盤？
電路板組件的質(zhì)量取決于幾個(gè)因素，例如電路板和組件之間的接口。這使焊盤成為PCB設(shè)計(jì)和開發(fā)的重要組成部分，因?yàn)樗米鹘M件和電路板之間電接觸的指定表面積。
什么是PCB設(shè)計(jì)中的焊盤？
焊盤是電路板上的金屬線的裸露區(qū)域，元件引線已焊接到該區(qū)域上。結(jié)合使用多個(gè)焊盤可在PCB上生成組件占位面積或焊盤圖案?？捎玫膬煞N類型的焊盤是通孔焊盤和表面安裝焊盤。
表面貼裝墊的墊設(shè)計(jì)
通孔焊盤的焊盤設(shè)計(jì)
表面貼裝墊
用于安裝 表面安裝組件的焊盤稱為表面安裝焊盤。這些墊具有以下功能：
焊盤顯示銅線區(qū)域?？梢允蔷匦危瑘A形，正方形或長(zhǎng)方形。
阻焊層
焊錫膏
打擊墊編號(hào)（組件存在的打擊墊數(shù)量）
BGA墊的特殊功能
SMD墊vs NSMD墊
正確的焊盤設(shè)計(jì)對(duì)于確保BGA組件的可制造性至關(guān)重要。BGA焊盤基本上有兩種類型-阻焊層定義的焊盤（SMD）和非阻焊層定義的焊盤（NSMD）。
阻焊層定義（SMD）BGA焊盤
SMD焊盤由應(yīng)用于BGA焊盤的阻焊膜孔定義。這些焊盤具有阻焊層孔，以使掩模開口小于它們覆蓋的焊盤的直徑。這樣做是為了縮小零件將要焊接到的銅焊盤的尺寸。
該圖顯示了如何指定阻焊劑覆蓋下面的一部分銅焊盤。這可以帶來兩個(gè)好處-首先，重疊的掩模有助于防止焊盤由于機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力而脫離電路板。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)零件在整個(gè)焊接過程中移動(dòng)時(shí)，掩模上的開口將為BGA上的每個(gè)焊球?qū)?zhǔn)一個(gè)通道。
傳統(tǒng)上，SMD BGA焊盤的銅層直徑等于BGA上的焊盤直徑。為了生成SMD覆蓋層，傳統(tǒng)上將其減少20％。
SMD和NSMD墊
非焊料掩模定義的BGA焊盤（NSMD）
NSMD焊盤與SMD焊盤的不同之處在于，將阻焊層定義為不接觸銅焊盤。代替地，形成掩模使得在焊盤邊緣和阻焊劑之間產(chǎn)生間隙。
NSMD墊的橫截面
此處，銅焊盤尺寸由銅焊盤直徑而不是掩模層定義。
NSMD焊盤可以小于焊球的直徑，而焊盤尺寸的這種減小是焊球直徑的20％。這種方法在相鄰的焊盤之間留出更多空間，使走線更容易，并用于高密度和小間距BGA芯片。NSMD墊的一個(gè)缺點(diǎn)是由于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致它們極易分層。但是，如果遵循標(biāo)準(zhǔn)的制造和處理方法，則可以防止NSMD護(hù)墊分層。
通孔墊
用于安裝通孔組件的焊盤稱為通孔焊盤，有兩種類型：
電鍍通孔（PTH）
PTH是指帶有通孔的焊盤?？妆趯㈠冦~，有時(shí)還會(huì)鍍焊料或其他保護(hù)性鍍層?？纂婂兪峭ㄟ^電解過程完成的。該鍍層提供了板的不同層之間的電連接。
非鍍通孔
NPTH是指在孔中沒有電鍍的焊盤。該墊主要用于單面板，或者這些孔用于將PCB安裝在外殼中，螺釘通過這些孔安裝。通常，未電鍍的孔在孔的周圍將沒有任何銅的區(qū)域（類似于板的邊緣間隙）。這樣做是為了防止銅層和要放置的零件之間短路。
通孔焊盤的不同部分通常稱為焊盤堆疊，由以下部分組成：
頂墊
底墊
內(nèi)墊
鉆頭
環(huán)形圈
針號(hào)
可以在墊子上放置通孔嗎？–是的，作為通孔
在HDI設(shè)計(jì)中，在空間受限的情況下，有必要在焊盤上放置過孔。 傳統(tǒng)的過孔具有從焊盤到走線的信號(hào)承載走線。焊盤內(nèi)通孔可通過減少走線布線占用的空間來最小化PCB的尺寸。焊盤內(nèi)通孔用于間距小于等于0.5 mm的BGA組件。
墊中通孔
傳統(tǒng)通孔與焊盤通孔
什么是焊盤？
焊盤用于將管芯上的電路連接到封裝芯片上的引腳的目的。金線的一側(cè)將連接到焊盤，而另一側(cè)將連接到封裝。接合墊由彼此堆疊并通過通孔連接的所有金屬層制成。這允許從芯片核心到焊盤的連接。
芯片還需要在整個(gè)芯片上具有絕緣體或鈍化層，以保護(hù)內(nèi)核免受環(huán)境污染。要求焊盤易于接近以連接到芯片封裝，因此不能被絕緣層包裹。玻璃層用于告知制造商需要在何處進(jìn)行粘合的開口。
什么是通過插入PCB？
通孔堵塞是一種用于用樹脂完全填充通孔或用阻焊劑封閉的技術(shù)。此過程與通孔帳篷化的不同之處在于，樹脂或阻焊膜不會(huì)填充通孔，而只是提供覆蓋。
通過之前通過插入
阻焊后通孔
實(shí)施通孔堵塞是一種預(yù)防措施，可在焊接過程中確保通孔不受不良的焊料流的影響。如果在焊接過程中未插入或固定過孔，則焊料可能會(huì)從焊盤流入孔中并形成多余的焊點(diǎn)。
可以使用導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料來實(shí)現(xiàn)通孔堵塞。導(dǎo)通孔的導(dǎo)電填充有助于將電流從板的一側(cè)傳導(dǎo)到另一側(cè)。使用導(dǎo)電填充物的缺點(diǎn)是周圍層壓板和導(dǎo)電填充物之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）不同。當(dāng)PCB運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)電材料的加熱速度將比周圍的層壓板快，膨脹并導(dǎo)致破裂。這在所考慮的通孔壁和接觸墊之間。
填充有非導(dǎo)電材料的通孔將能夠像普通通孔一樣工作，但是將無法承載高電流，例如導(dǎo)電填充通孔。
手動(dòng)墊設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤
如今，自動(dòng)化已被用于消除墊的手動(dòng)設(shè)計(jì)。墊的手動(dòng)設(shè)計(jì)涉及使用設(shè)計(jì)軟件工具繪制所需的墊形狀?？梢允褂脭?shù)據(jù)表和公式針對(duì)通用焊盤形狀和尺寸進(jìn)行映射。
手動(dòng)過程容易出錯(cuò)，因?yàn)橹圃焐痰囊?guī)格并不總是遵循與自動(dòng)化過程相同的公式。這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的焊盤形狀和尺寸，從而導(dǎo)致不良結(jié)果，例如：
通孔突圍
通孔焊盤需要一個(gè)實(shí)心的環(huán)形圈以提高可焊性。環(huán)形圈是墊的外周和孔壁之間的金屬。環(huán)形圈的尺寸規(guī)格必須足夠大，以補(bǔ)償鉆頭從孔的中心漂移。如果焊盤太小，可能會(huì)導(dǎo)致開裂，從而導(dǎo)致斷線，電路不完整或焊接不當(dāng)。
焊點(diǎn)不足
焊盤過小的SMT組件在焊接過程中可能無法獲得合適的焊錫角。缺少良好的圓角會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)變?nèi)醪⑵屏选?/span>
浮動(dòng)零件
在此，安裝在焊盤上的SMT組件過大可能會(huì)在回流焊過程中浮出位置。這可能會(huì)導(dǎo)致電路之間短路。
墓碑零件
當(dāng)焊盤尺寸不相同時(shí)，帶有兩條較小引線的SMT組件（例如電阻器和電容器）可能會(huì)出現(xiàn)問題。一個(gè)墊的加熱速度比另一個(gè)墊快的缺陷稱為“墓碑撞擊”，因?yàn)樵摻M件將從另一個(gè)墊上拉起，看起來像一個(gè)墓碑。要了解有關(guān)墓碑的更多信息，請(qǐng)閱讀表面貼裝技術(shù)（SMT）中的8個(gè)常見錯(cuò)誤。
與其他金屬的短褲
小于要求的焊盤可能會(huì)在靠近焊接到其上的組件的表面留下痕跡，從而導(dǎo)致短路的可能性。大于要求的焊盤可能會(huì)妨礙焊盤之間的布線，從而使布線成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
墊堆疊元素
PCB中最常見的孔類型是鉆孔和電鍍孔。墊疊包括鉆孔的所有功能，這些功能可以是電鍍孔，非電鍍孔，埋入孔或盲孔。
下圖是PCB上鉆孔和鍍孔的圖形。
墊疊元素
上面顯示的結(jié)構(gòu)的俯視圖：
通孔元素
下圖所示的孔的可見元素：
兩個(gè)外層的捕獲墊
內(nèi)層的捕獲墊
鉆孔直徑
孔電鍍
穿過木板鉆孔的陰影投射的陰影
平面間隙孔
上圖顯示了鉆孔的關(guān)鍵方面，其定義如下：
Via：這是任何鍍覆的通孔，可用于將信號(hào)從板表面連接到內(nèi)部層或更改層。
長(zhǎng)寬比：這是鉆孔的長(zhǎng)度與其直徑之比。
捕獲墊：此墊用于將走線連接到鍍覆的通孔或過孔。該墊子使鉆孔中的鍍層陷入困境。
間隙墊：這是在平面上蝕刻的孔，鉆孔穿過該孔。它也被稱為反焊盤，因?yàn)樵谠缙诘睦L圖儀中，平面圖稿是作為負(fù)片創(chuàng)建的。
孔陰影：這是一個(gè)圓柱體，其直徑是鉆孔的直徑加上鉆削游隙的余量。該陰影投射在所有層中，它是用于計(jì)算與平面或走線的絕緣間距的表面。
平面層：這是形成PCB中一層的銅層。
環(huán)形圈：這是捕獲板的最小直徑之上的捕獲板的額外直徑，該尺寸恰好包含了鉆孔所投射的陰影。該額外的銅用于在進(jìn)入焊盤的走線和孔鍍層之間建立連接。另外，此連接絕不能是走線的末端橫截面，以免在焊接過程中導(dǎo)致接頭失效。
裂口：在這種情況下，鉆孔是如此偏心，以致于鉆孔并不全部包含在捕獲墊中。通過創(chuàng)建比要求的厚度更薄的絕緣層，或通過在走線和電鍍通孔之間建立對(duì)接（端接），可以最大程度地降低PCB的可靠性。
非功能性焊盤：這些是內(nèi)層上的焊盤，不需要將走線連接到電鍍通孔。現(xiàn)代PCB制造操作中不需要非功能性焊盤。
焊盤設(shè)計(jì)的制造和可靠性注意事項(xiàng)
要確保PCB焊盤堆疊設(shè)計(jì)滿足可制造性和可靠性要求，需要考慮以下幾個(gè)因素：
最大容差在相對(duì)的導(dǎo)體之間建立了最小的絕緣，在這種情況下，這是指孔鍍層以及走線和平面層中的銅。他們需要符合工程產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電信設(shè)備，要求的最小絕緣間隔為4密耳，對(duì)于其他產(chǎn)品，最小絕緣間隔為5密耳。
在走線與鍍通孔或過孔之間需要牢固的連接。
長(zhǎng)寬比必須使孔壁能夠承受電鍍過程中的應(yīng)力而不會(huì)失效。
即使遵循上述準(zhǔn)則，鉆孔也不一定會(huì)按規(guī)定穿過板子。由于以下因素，可能會(huì)發(fā)生這種情況：
鉆頭可能偏離首選鉆削軸（偏心率）的地方會(huì)發(fā)生鉆頭漂移
薄膜層的對(duì)準(zhǔn)誤差
層壓時(shí)層壓板收縮。這可能會(huì)導(dǎo)致鉆孔位置錯(cuò)誤。
層壓過程中層的定位不正確
鉆探漂移是指鉆孔偏離實(shí)際應(yīng)有的位置。每個(gè)制造商在完成其過程后都將達(dá)到公差，稱為鉆孔公差。該鉆孔公差用于定義每個(gè)鉆孔的孔陰影。高精度制造商可以將公差降低到±5密耳，也稱為TIR（總半徑）。在美國(guó)，中級(jí)制造商可以將此公差降低至±6密耳，而其他制造商可以將其公差降低至±7密耳。對(duì)于PCB設(shè)計(jì)者來說，重要的是要知道在哪里制造板，以便為鉆頭漂移誤差提供準(zhǔn)確的余量。當(dāng)進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，鉆頭的游動(dòng)公差應(yīng)更高。
PCB焊盤尺寸的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算器
IPC標(biāo)準(zhǔn)中密度等級(jí)A，B和C之間的差異
級(jí)別A，級(jí)別B和級(jí)別C描述了IPC標(biāo)準(zhǔn)中相對(duì)易于制造的度量。
密度級(jí)別A用于一般設(shè)計(jì)的可生產(chǎn)性和首選級(jí)別。用于低組件密度板。在這種情況下，封裝的幾何形狀為“最大”。實(shí)施此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)最可靠的生產(chǎn)能力。
密度等級(jí)B用于中等設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，是標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，適用于回流焊，波峰焊，拖曳或浸焊。在這種情況下，覆蓋區(qū)幾何形狀為“中值”。該技術(shù)提供了牢固的焊料附著條件。
密度級(jí)別C用于提高設(shè)計(jì)的可重復(fù)性，密度級(jí)別C在降低的級(jí)別，用于高組件密度。在這種情況下，占地面積幾何形狀是“最小”的。此技術(shù)用于制造手持式和便攜式設(shè)備。
根據(jù)IPC-7251，IPC-2222和IPC-2221標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算PTH孔和焊盤直徑尺寸
計(jì)算PTH孔和焊盤直徑尺寸的步驟如下：
找到最大引線直徑
您需要找到組件的包裝圖或數(shù)據(jù)表中可用的最大引線直徑。下圖顯示了不同形狀類型的最大引線直徑：
圓形PTH引線需要圓孔形狀
矩形PTH引線需要矩形孔形狀。
方形PTH引線需要方形孔形狀。
不同零件形狀的最大引線直徑
計(jì)算最小孔尺寸
通孔引線的最小孔尺寸
最小孔尺寸是根據(jù)以下公式計(jì)算的：
對(duì)于IPC-2222的A級(jí)
最小孔尺寸=最大引線直徑+ 0.25mm（10mil）
對(duì)于IPC-2222的B級(jí)
最小孔尺寸=最大引線直徑+ 0.20mm（8mil）
對(duì)于IPC-2222的C級(jí)
最小孔尺寸=最大引線直徑+ 0.15mm（6mil）
計(jì)算墊直徑
在計(jì)算最小孔尺寸后，您需要知道最小環(huán)形圈為0.05mm（50um）。根據(jù)IPC-2221，A級(jí)，B級(jí)和C級(jí)的最小制造余量分別為0.6mm，0.5mm和0.4mm。
墊直徑=最小孔尺寸+最小環(huán)形圈x 2 +最小制造余量。
對(duì)于IPC-2221的A級(jí)
焊盤直徑=最小孔尺寸+ 0.1mm + 0.60mm（24mil）
對(duì)于IPC-2221的B級(jí)
墊片直徑=最小孔尺寸+ 0.1mm + 0.50mm（20mil）
對(duì)于IPC-2221的C級(jí)
焊盤直徑=最小孔尺寸+ 0.1mm + 0.40mm（1600萬）
IPC-7251和7351 padstack命名約定
墊紙疊由字母和數(shù)字的組合表示，代表不同板上的形狀或焊盤尺寸。根據(jù)IPC-2220設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將這些組合與焊盤圖案約定結(jié)合使用。
填充堆棧符號(hào)的第一部分包括用小寫形式表示的焊盤形狀。有6個(gè)基本的土地形狀標(biāo)識(shí)符。
b –長(zhǎng)方形
c –圓形
d – D形（一端為正方形，另一端為圓形）
r –矩形
s –平方
u –輪廓（指不規(guī)則形狀）
Padstack默認(rèn)值：
阻焊膜的面積比例為1：1
粘貼蒙版的比例為土地面積的1：1比例
裝配層的土地按土地面積的1：1比例成比例
內(nèi)層和外層焊盤的形狀相同
主要和次要土地面積相同
內(nèi)層的焊盤形狀，過孔和安裝孔均為圓形
散熱內(nèi)徑，外徑和輻條寬度尺寸遵循IPC等級(jí)A，B或C，散熱件具有4個(gè)輻條
平面間隙和防墊尺寸遵循IPC A，B或C級(jí)
例子：
“ c140h80”
c表示直徑1.40mm的圓形平臺(tái)
h表示孔徑0.80mm
s450
“ s”表示SMT焊盤面積為4.50mm
計(jì)算焊盤尺寸的資源
焊盤尺寸有多種規(guī)格，例如IPC-7351標(biāo)準(zhǔn)，其中詳細(xì)說明了PCB設(shè)計(jì)人員可以使用的所需規(guī)格。電路板設(shè)計(jì)人員可以用來計(jì)算焊盤尺寸的其他資源包括：
焊盤和焊盤圖案生成器：如今的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具包括焊盤和焊盤圖案生成器，也稱為庫向?qū)?。此類軟件功能通常與IPC標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用，并將自動(dòng)生成組件所需的焊盤形狀和尺寸。
PCB設(shè)計(jì)CAD供應(yīng)商庫：EDA工具還提供了預(yù)制的焊盤庫和焊盤圖案，可以下載和使用。購買了設(shè)計(jì)工具使用許可的用戶可以使用這些工具。
第三方CAD庫供應(yīng)商：用戶可以從第三方PCB庫組件供應(yīng)商購買和下載焊盤和焊盤圖案。您甚至可以找到專門為組件創(chuàng)建的所需焊盤和焊盤圖案。
焊盤和焊盤圖案計(jì)算器：設(shè)計(jì)人員和其他用戶可以輕松地在線找到各種焊盤和焊盤圖案計(jì)算器。
設(shè)計(jì)提示：使用在線提供的或在線自動(dòng)生成的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)零件可以節(jié)省大量時(shí)間，否則可能會(huì)浪費(fèi)在創(chuàng)建庫中。這還提供了一個(gè)額外的保證，即可以根據(jù)行業(yè)或供應(yīng)商的規(guī)范創(chuàng)建CAD組件，從而滿足制造商的DFM要求。
焊盤是PCB設(shè)計(jì)和制造的重要組成部分。PCB設(shè)計(jì)人員需要掌握這一點(diǎn)，才能設(shè)計(jì)出功能齊全且高效的電路板。
電路板組件的質(zhì)量取決于幾個(gè)因素，例如電路板和組件之間的接口。這使焊盤成為PCB設(shè)計(jì)和開發(fā)的重要組成部分，因?yàn)樗米鹘M件和電路板之間電接觸的指定表面積。
什么是PCB設(shè)計(jì)中的焊盤？
焊盤是電路板上的金屬線的裸露區(qū)域，元件引線已焊接到該區(qū)域上。結(jié)合使用多個(gè)焊盤可在PCB上生成組件占位面積或焊盤圖案?？捎玫膬煞N類型的焊盤是通孔焊盤和表面安裝焊盤。
表面貼裝墊的墊設(shè)計(jì)
通孔焊盤的焊盤設(shè)計(jì)
表面貼裝墊
用于安裝 表面安裝組件的焊盤稱為表面安裝焊盤。這些墊具有以下功能：
焊盤顯示銅線區(qū)域?？梢允蔷匦危瑘A形，正方形或長(zhǎng)方形。
阻焊層
焊錫膏
打擊墊編號(hào)（組件存在的打擊墊數(shù)量）
BGA墊的特殊功能
SMD墊vs NSMD墊
正確的焊盤設(shè)計(jì)對(duì)于確保BGA組件的可制造性至關(guān)重要。BGA焊盤基本上有兩種類型-阻焊層定義的焊盤（SMD）和非阻焊層定義的焊盤（NSMD）。
阻焊層定義（SMD）BGA焊盤
SMD焊盤由應(yīng)用于BGA焊盤的阻焊膜孔定義。這些焊盤具有阻焊層孔，以使掩模開口小于它們覆蓋的焊盤的直徑。這樣做是為了縮小零件將要焊接到的銅焊盤的尺寸。
該圖顯示了如何指定阻焊劑覆蓋下面的一部分銅焊盤。這可以帶來兩個(gè)好處-首先，重疊的掩模有助于防止焊盤由于機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力而脫離電路板。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)零件在整個(gè)焊接過程中移動(dòng)時(shí)，掩模上的開口將為BGA上的每個(gè)焊球?qū)?zhǔn)一個(gè)通道。
傳統(tǒng)上，SMD BGA焊盤的銅層直徑等于BGA上的焊盤直徑。為了生成SMD覆蓋層，傳統(tǒng)上將其減少20％。
SMD和NSMD墊
非焊料掩模定義的BGA焊盤（NSMD）
NSMD焊盤與SMD焊盤的不同之處在于，將阻焊層定義為不接觸銅焊盤。代替地，形成掩模使得在焊盤邊緣和阻焊劑之間產(chǎn)生間隙。
NSMD墊的橫截面
此處，銅焊盤尺寸由銅焊盤直徑而不是掩模層定義。
NSMD焊盤可以小于焊球的直徑，而焊盤尺寸的這種減小是焊球直徑的20％。這種方法在相鄰的焊盤之間留出更多空間，使走線更容易，并用于高密度和小間距BGA芯片。NSMD墊的一個(gè)缺點(diǎn)是由于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致它們極易分層。但是，如果遵循標(biāo)準(zhǔn)的制造和處理方法，則可以防止NSMD護(hù)墊分層。
通孔墊
用于安裝通孔組件的焊盤稱為通孔焊盤，有兩種類型：
電鍍通孔（PTH）
PTH是指帶有通孔的焊盤?？妆趯㈠冦~，有時(shí)還會(huì)鍍焊料或其他保護(hù)性鍍層?？纂婂兪峭ㄟ^電解過程完成的。該鍍層提供了板的不同層之間的電連接。
非鍍通孔
NPTH是指在孔中沒有電鍍的焊盤。該墊主要用于單面板，或者這些孔用于將PCB安裝在外殼中，螺釘通過這些孔安裝。通常，未電鍍的孔在孔的周圍將沒有任何銅的區(qū)域（類似于板的邊緣間隙）。這樣做是為了防止銅層和要放置的零件之間短路。
通孔焊盤的不同部分通常稱為焊盤堆疊，由以下部分組成：
頂墊
底墊
內(nèi)墊
鉆頭
環(huán)形圈
針號(hào)
可以在墊子上放置通孔嗎？–是的，作為通孔
在HDI設(shè)計(jì)中，在空間受限的情況下，有必要在焊盤上放置過孔。 傳統(tǒng)的過孔具有從焊盤到走線的信號(hào)承載走線。焊盤內(nèi)通孔可通過減少走線布線占用的空間來最小化PCB的尺寸。焊盤內(nèi)通孔用于間距小于等于0.5 mm的BGA組件。
墊中通孔
傳統(tǒng)通孔與焊盤通孔
什么是焊盤？
焊盤用于將管芯上的電路連接到封裝芯片上的引腳的目的。金線的一側(cè)將連接到焊盤，而另一側(cè)將連接到封裝。接合墊由彼此堆疊并通過通孔連接的所有金屬層制成。這允許從芯片核心到焊盤的連接。
芯片還需要在整個(gè)芯片上具有絕緣體或鈍化層，以保護(hù)內(nèi)核免受環(huán)境污染。要求焊盤易于接近以連接到芯片封裝，因此不能被絕緣層包裹。玻璃層用于告知制造商需要在何處進(jìn)行粘合的開口。
什么是通過插入PCB？
通孔堵塞是一種用于用樹脂完全填充通孔或用阻焊劑封閉的技術(shù)。此過程與通孔帳篷化的不同之處在于，樹脂或阻焊膜不會(huì)填充通孔，而只是提供覆蓋。
通過之前通過插入
阻焊后通孔
實(shí)施通孔堵塞是一種預(yù)防措施，可在焊接過程中確保通孔不受不良的焊料流的影響。如果在焊接過程中未插入或固定過孔，則焊料可能會(huì)從焊盤流入孔中并形成多余的焊點(diǎn)。
可以使用導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料來實(shí)現(xiàn)通孔堵塞。導(dǎo)通孔的導(dǎo)電填充有助于將電流從板的一側(cè)傳導(dǎo)到另一側(cè)。使用導(dǎo)電填充物的缺點(diǎn)是周圍層壓板和導(dǎo)電填充物之間的熱膨脹系數(shù)（CTE）不同。當(dāng)PCB運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)電材料的加熱速度將比周圍的層壓板快，膨脹并導(dǎo)致破裂。這在所考慮的通孔壁和接觸墊之間。
填充有非導(dǎo)電材料的通孔將能夠像普通通孔一樣工作，但是將無法承載高電流，例如導(dǎo)電填充通孔。
手動(dòng)墊設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤
如今，自動(dòng)化已被用于消除墊的手動(dòng)設(shè)計(jì)。墊的手動(dòng)設(shè)計(jì)涉及使用設(shè)計(jì)軟件工具繪制所需的墊形狀?？梢允褂脭?shù)據(jù)表和公式針對(duì)通用焊盤形狀和尺寸進(jìn)行映射。
手動(dòng)過程容易出錯(cuò)，因?yàn)橹圃焐痰囊?guī)格并不總是遵循與自動(dòng)化過程相同的公式。這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的焊盤形狀和尺寸，從而導(dǎo)致不良結(jié)果，例如：
通孔突圍
通孔焊盤需要一個(gè)實(shí)心的環(huán)形圈以提高可焊性。環(huán)形圈是墊的外周和孔壁之間的金屬。環(huán)形圈的尺寸規(guī)格必須足夠大，以補(bǔ)償鉆頭從孔的中心漂移。如果焊盤太小，可能會(huì)導(dǎo)致開裂，從而導(dǎo)致斷線，電路不完整或焊接不當(dāng)。
焊點(diǎn)不足
焊盤過小的SMT組件在焊接過程中可能無法獲得合適的焊錫角。缺少良好的圓角會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)變?nèi)醪⑵屏选?/span>
浮動(dòng)零件
在此，安裝在焊盤上的SMT組件過大可能會(huì)在回流焊過程中浮出位置。這可能會(huì)導(dǎo)致電路之間短路。
墓碑零件
當(dāng)焊盤尺寸不相同時(shí)，帶有兩條較小引線的SMT組件（例如電阻器和電容器）可能會(huì)出現(xiàn)問題。一個(gè)墊的加熱速度比另一個(gè)墊快的缺陷稱為“墓碑撞擊”，因?yàn)樵摻M件將從另一個(gè)墊上拉起，看起來像一個(gè)墓碑。要了解有關(guān)墓碑的更多信息，請(qǐng)閱讀表面貼裝技術(shù)（SMT）中的8個(gè)常見錯(cuò)誤。
與其他金屬的短褲
小于要求的焊盤可能會(huì)在靠近焊接到其上的組件的表面留下痕跡，從而導(dǎo)致短路的可能性。大于要求的焊盤可能會(huì)妨礙焊盤之間的布線，從而使布線成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
墊堆疊元素
PCB中最常見的孔類型是鉆孔和電鍍孔。墊疊包括鉆孔的所有功能，這些功能可以是電鍍孔，非電鍍孔，埋入孔或盲孔。
下圖是PCB上鉆孔和鍍孔的圖形。
墊疊元素
上面顯示的結(jié)構(gòu)的俯視圖：
通孔元素
下圖所示的孔的可見元素：
兩個(gè)外層的捕獲墊
內(nèi)層的捕獲墊
鉆孔直徑
孔電鍍
穿過木板鉆孔的陰影投射的陰影
平面間隙孔
上圖顯示了鉆孔的關(guān)鍵方面，其定義如下：
Via：這是任何鍍覆的通孔，可用于將信號(hào)從板表面連接到內(nèi)部層或更改層。
長(zhǎng)寬比：這是鉆孔的長(zhǎng)度與其直徑之比。
捕獲墊：此墊用于將走線連接到鍍覆的通孔或過孔。該墊子使鉆孔中的鍍層陷入困境。
間隙墊：這是在平面上蝕刻的孔，鉆孔穿過該孔。它也被稱為反焊盤，因?yàn)樵谠缙诘睦L圖儀中，平面圖稿是作為負(fù)片創(chuàng)建的。
孔陰影：這是一個(gè)圓柱體，其直徑是鉆孔的直徑加上鉆削游隙的余量。該陰影投射在所有層中，它是用于計(jì)算與平面或走線的絕緣間距的表面。
平面層：這是形成PCB中一層的銅層。
環(huán)形圈：這是捕獲板的最小直徑之上的捕獲板的額外直徑，該尺寸恰好包含了鉆孔所投射的陰影。該額外的銅用于在進(jìn)入焊盤的走線和孔鍍層之間建立連接。另外，此連接絕不能是走線的末端橫截面，以免在焊接過程中導(dǎo)致接頭失效。
裂口：在這種情況下，鉆孔是如此偏心，以致于鉆孔并不全部包含在捕獲墊中。通過創(chuàng)建比要求的厚度更薄的絕緣層，或通過在走線和電鍍通孔之間建立對(duì)接（端接），可以最大程度地降低PCB的可靠性。
非功能性焊盤：這些是內(nèi)層上的焊盤，不需要將走線連接到電鍍通孔。現(xiàn)代PCB制造操作中不需要非功能性焊盤。
焊盤設(shè)計(jì)的制造和可靠性注意事項(xiàng)
要確保PCB焊盤堆疊設(shè)計(jì)滿足可制造性和可靠性要求，需要考慮以下幾個(gè)因素：
最大容差在相對(duì)的導(dǎo)體之間建立了最小的絕緣，在這種情況下，這是指孔鍍層以及走線和平面層中的銅。他們需要符合工程產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電信設(shè)備，要求的最小絕緣間隔為4密耳，對(duì)于其他產(chǎn)品，最小絕緣間隔為5密耳。
在走線與鍍通孔或過孔之間需要牢固的連接。
長(zhǎng)寬比必須使孔壁能夠承受電鍍過程中的應(yīng)力而不會(huì)失效。
即使遵循上述準(zhǔn)則，鉆孔也不一定會(huì)按規(guī)定穿過板子。由于以下因素，可能會(huì)發(fā)生這種情況：
鉆頭可能偏離首選鉆削軸（偏心率）的地方會(huì)發(fā)生鉆頭漂移
薄膜層的對(duì)準(zhǔn)誤差
層壓時(shí)層壓板收縮。這可能會(huì)導(dǎo)致鉆孔位置錯(cuò)誤。
層壓過程中層的定位不正確
鉆探漂移是指鉆孔偏離實(shí)際應(yīng)有的位置。每個(gè)制造商在完成其過程后都將達(dá)到公差，稱為鉆孔公差。該鉆孔公差用于定義每個(gè)鉆孔的孔陰影。高精度制造商可以將公差降低到±5密耳，也稱為TIR（總半徑）。在美國(guó)，中級(jí)制造商可以將此公差降低至±6密耳，而其他制造商可以將其公差降低至±7密耳。對(duì)于PCB設(shè)計(jì)者來說，重要的是要知道在哪里制造板，以便為鉆頭漂移誤差提供準(zhǔn)確的余量。當(dāng)進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，鉆頭的游動(dòng)公差應(yīng)更高。
PCB焊盤尺寸的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算器
IPC標(biāo)準(zhǔn)中密度等級(jí)A，B和C之間的差異
級(jí)別A，級(jí)別B和級(jí)別C描述了IPC標(biāo)準(zhǔn)中相對(duì)易于制造的度量。
密度級(jí)別A用于一般設(shè)計(jì)的可生產(chǎn)性和首選級(jí)別。用于低組件密度板。在這種情況下，封裝的幾何形狀為“最大”。實(shí)施此技術(shù)可實(shí)現(xiàn)最可靠的生產(chǎn)能力。
密度等級(jí)B用于中等設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，是標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，適用于回流焊，波峰焊，拖曳或浸焊。在這種情況下，覆蓋區(qū)幾何形狀為“中值”。該技術(shù)提供了牢固的焊料附著條件。
密度級(jí)別C用于提高設(shè)計(jì)的可重復(fù)性，密度級(jí)別C在降低的級(jí)別，用于高組件密度。在這種情況下，占地面積幾何形狀是“最小”的。此技術(shù)用于制造手持式和便攜式設(shè)備。
根據(jù)IPC-7251，IPC-2222和IPC-2221標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算PTH孔和焊盤直徑尺寸
計(jì)算PTH孔和焊盤直徑尺寸的步驟如下：
找到最大引線直徑
您需要找到組件的包裝圖或數(shù)據(jù)表中可用的最大引線直徑。下圖顯示了不同形狀類型的最大引線直徑：
圓形PTH引線需要圓孔形狀
矩形PTH引線需要矩形孔形狀。
方形PTH引線需要方形孔形狀。
不同零件形狀的最大引線直徑
計(jì)算最小孔尺寸
通孔引線的最小孔尺寸
最小孔尺寸是根據(jù)以下公式計(jì)算的：
對(duì)于IPC-2222的A級(jí)
最小孔尺寸=最大引線直徑+ 0.25mm（10mil）
對(duì)于IPC-2222的B級(jí)
最小孔尺寸=最大引線直徑+ 0.20mm（8mil）
對(duì)于IPC-2222的C級(jí)
最小孔尺寸=最大引線直徑+ 0.15mm（6mil）
計(jì)算墊直徑
在計(jì)算最小孔尺寸后，您需要知道最小環(huán)形圈為0.05mm（50um）。根據(jù)IPC-2221，A級(jí)，B級(jí)和C級(jí)的最小制造余量分別為0.6mm，0.5mm和0.4mm。
墊直徑=最小孔尺寸+最小環(huán)形圈x 2 +最小制造余量。
對(duì)于IPC-2221的A級(jí)
焊盤直徑=最小孔尺寸+ 0.1mm + 0.60mm（24mil）
對(duì)于IPC-2221的B級(jí)
墊片直徑=最小孔尺寸+ 0.1mm + 0.50mm（20mil）
對(duì)于IPC-2221的C級(jí)
焊盤直徑=最小孔尺寸+ 0.1mm + 0.40mm（1600萬）
IPC-7251和7351 padstack命名約定
墊紙疊由字母和數(shù)字的組合表示，代表不同板上的形狀或焊盤尺寸。根據(jù)IPC-2220設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將這些組合與焊盤圖案約定結(jié)合使用。
填充堆棧符號(hào)的第一部分包括用小寫形式表示的焊盤形狀。有6個(gè)基本的土地形狀標(biāo)識(shí)符。
b –長(zhǎng)方形
c –圓形
d – D形（一端為正方形，另一端為圓形）
r –矩形
s –平方
u –輪廓（指不規(guī)則形狀）
Padstack默認(rèn)值：
阻焊膜的面積比例為1：1
粘貼蒙版的比例為土地面積的1：1比例
裝配層的土地按土地面積的1：1比例成比例
內(nèi)層和外層焊盤的形狀相同
主要和次要土地面積相同
內(nèi)層的焊盤形狀，過孔和安裝孔均為圓形
散熱內(nèi)徑，外徑和輻條寬度尺寸遵循IPC等級(jí)A，B或C，散熱件具有4個(gè)輻條
平面間隙和防墊尺寸遵循IPC A，B或C級(jí)
例子：
“ c140h80”
c表示直徑1.40mm的圓形平臺(tái)
h表示孔徑0.80mm
s450
“ s”表示SMT焊盤面積為4.50mm
計(jì)算焊盤尺寸的資源
焊盤尺寸有多種規(guī)格，例如IPC-7351標(biāo)準(zhǔn)，其中詳細(xì)說明了PCB設(shè)計(jì)人員可以使用的所需規(guī)格。電路板設(shè)計(jì)人員可以用來計(jì)算焊盤尺寸的其他資源包括：
焊盤和焊盤圖案生成器：如今的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具包括焊盤和焊盤圖案生成器，也稱為庫向?qū)?。此類軟件功能通常與IPC標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合使用，并將自動(dòng)生成組件所需的焊盤形狀和尺寸。
PCB設(shè)計(jì)CAD供應(yīng)商庫：EDA工具還提供了預(yù)制的焊盤庫和焊盤圖案，可以下載和使用。購買了設(shè)計(jì)工具使用許可的用戶可以使用這些工具。
第三方CAD庫供應(yīng)商：用戶可以從第三方PCB庫組件供應(yīng)商購買和下載焊盤和焊盤圖案。您甚至可以找到專門為組件創(chuàng)建的所需焊盤和焊盤圖案。
焊盤和焊盤圖案計(jì)算器：設(shè)計(jì)人員和其他用戶可以輕松地在線找到各種焊盤和焊盤圖案計(jì)算器。
設(shè)計(jì)提示：使用在線提供的或在線自動(dòng)生成的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)零件可以節(jié)省大量時(shí)間，否則可能會(huì)浪費(fèi)在創(chuàng)建庫中。這還提供了一個(gè)額外的保證，即可以根據(jù)行業(yè)或供應(yīng)商的規(guī)范創(chuàng)建CAD組件，從而滿足制造商的DFM要求。
焊盤是PCB設(shè)計(jì)和制造的重要組成部分。PCB設(shè)計(jì)人員需要掌握這一點(diǎn)，才能設(shè)計(jì)出功能齊全且高效的電路板。
標(biāo)簽：PCB設(shè)計(jì)
